CN112342464B - 一种oa轴用易切削钢热轧盘条的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法。本发明设计得到保证盘条切削性能和力学性能需要设计合理的化学成分，并通过转炉冶炼、LF炉精炼、连铸机连铸、开坯轧制、轧制坯精整、成品盘条轧制、盘条包装与防护中工艺条件的限定，如控制轧制过程中的加热温度、加热时间、进精轧温度和进减定径温度、吐丝温度、冷却工艺等各条件限定，最终使生产的OA轴用易切削钢热轧盘条能够保证化学成分合格、表面质量良好、切削性能优良、产品稳定性好，满足下游用户处的切削性能和表面质量稳定性，最终加工的打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等OA轴产品稳定性好，符合探伤要求。

Description

一种OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种钢的生产方法，具体的说是一种用于打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等OA轴类的易切削钢热轧盘条，以及该热轧盘条的生产工艺。

背景技术

OA轴类产品主要有打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等，其产品特点决定了对热轧盘条原料的表面质量、切削性能、产品稳定性等方面要求极高。其中对原料盘条的凹坑、麻面、砂眼、挤压伤、擦碰伤等允许深度不得高于0.05mm，这对于冶炼工艺特殊、轧制温度特殊、极易擦碰损伤的易切削钢盘条来说堪称苛刻；切削性能方面，由于配套OA轴类产品的下游用户加工设备基本都属行业先进，其车削加工的速度较高，对切削性能的要求也相对提高；产品稳定性方面，生产OA轴类产品的下游用户基本配备在线探伤设备，以保证加工后的半成品无缺陷交货，因此对产品质量的稳定性要求也远高于一般切削用户。

保证盘条切削性能和力学性能需要设计合理的化学成分和冶炼方法，提高OA轴的缺陷探伤合格率需要改善盘条表面缺陷。现代钢厂的冶炼技术虽很成熟，但对于特殊钢在冶炼时有特殊要求与操作，易切削钢亦如此；目前，改善盘条表面缺陷的方法大多从钢坯、盘条生产与转运方面入手，如钢坯精整、钢坯加热升温速率、钢材轧制工艺、盘条打捆与转运防护等。

目前国内中国专利数据库中没有专门针对OA轴类产品特征的易切削钢热轧盘条的生产方法，本发明通过添加特殊冶炼方法、总结与改进盘条缺陷消除方法，本发明试图提供一种OA轴用易切削钢热轧盘条及其生产方法，使OA轴的强度满足使用要求且符合探伤要求。

发明内容

本发明的目的在于针对以上技术难题，提供一种OA轴用易切削钢热轧盘条及其生产方法，可有效控制化学成分、钢坯质量、轧制稳定性、盘条表面质量和力学性能，满足下游用户处的切削性能和表面质量稳定性，确保用户可以顺利切削加工打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等OA轴，OA轴的强度满足使用要求且符合探伤要求。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种OA轴用易切削钢热轧盘条及其生产方法。

一种OA轴用易切削钢热轧盘条，其化学成分按照质量百分数计，配比为C：0.04～0.10％、Si≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：0.030～0.100％、S：0.30～0.45％，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其生产工艺包括：转炉冶炼、LF炉精炼、连铸机连铸、开坯轧制、轧制坯精整、成品盘条轧制、盘条包装与防护，步骤如下：

(1)转炉冶炼过程中使用优质废钢，占比不超过15％，采用低拉碳操作，出钢C不高于0.06％，出钢温度不低于1650℃，出钢过程中依次加入脱氧剂、合金、渣料；

进一步地，步骤(1)出钢过程中加入的脱氧剂为铝铁，加入量不低于3.0kg/t；加入的合金为低碳锰铁、硫铁、磷铁，加入量分别为12.0～20.0kg/t、8.0～13.0kg/t、0.5～3.0kg/t；加入的渣料为石灰，加入量不低于600kg/炉。加入一定量的硫铁，是为保证钢液中的S含量符合成分要求(S含量达到0.30～0.45％)，凝固后形成硫化物(如FeS和MnS)，起到分割金属基体的作用，保证钢的切削性能。

(2)LF精炼过程中全程底吹氩气对钢水进行搅拌，根据氩站样酌情补加适量合金和渣料、根据定氧情况可加入适量脱氧剂，出站后对钢包底进行软吹氩气，软吹时间不低于20min，软吹后的开浇温度控制在1550～1650℃；

进一步地，步骤(2)氩站补加的合金为硫铁、磷铁、低碳锰铁(碳低可使用适量高碳锰铁)，补加的渣料为石灰，补加的脱氧剂为铝铁。

(3)连铸过程中全程采用保护浇注，使用易切削钢专用保护渣，对结晶器进行振动、开启电磁搅拌，连铸过程中采用弱冷模式、对铸坯凝固末端使用动态轻压下，拉坯速度控制在0.75～0.95m/min，连铸坯断面为280×320mm²；

进一步地，步骤(3)铸坯凝固末端的动态轻压下设定值总压下量为8～12mm，轻压下可以补偿两相区的凝固收缩，减少连铸坯中心疏松、缩孔和偏析，提高连铸坯的内在质量。

(4)对连铸坯进行开坯，加热温度控制在950～1350℃，总加热时间不低于240min，开坯断面为160×160mm²；作为优选：加热温度控制在1000～1350℃，总加热时间为240～300min。

进一步地，步骤(4)开坯加热的空燃比为0.5～0.7，加热一段温度为950～1100℃、加热时间不低于100min，加热二段温度为1150～1300℃、加热时间不低于80min，均热段温度为1250～1350℃、加热时间不低于60min。

作为优选：加热一段温度为1000～1100℃、加热时间为100～120min，加热二段温度为1200～1300℃、加热时间为80～100min，均热段温度为1250～1350℃、加热时间为60～80min。

(5)开坯后进行钢坯精整，单边扒皮深度不低于3.0mm，倒角宽度不低于20.0mm，并对精整后的钢坯进行探伤；

开坯断面为160×160mm²的进一步的优选值：单边扒皮深度3.0～4.0mm、倒角宽度20.0mm～25.0mm。

(6)成品盘条轧制过程中，加热温度控制在900～1300℃，总加热时间不低于180min，开轧温度不低于1150℃，进精轧温度和进减定径温度均不低于1100℃，减定径机组与吐丝机之间开启热眼Hoteye设备，吐丝温度控制在950～1000℃，斯太尔摩辊道速度控制在15～30m/min，保温罩全部开启，开启斯太尔摩风机使盘条快速降温至500℃以下；

进一步地，步骤(6)轧坯加热的空燃比为0.4～0.6，加热一段温度为900～1050℃、加热时间不低于80min，加热二段温度为1100～1250℃、加热时间不低于60min，均热段温度为1200～1300℃、加热时间不低于40min。其中作为优选：加热一段温度的加热时间为80～100min；加热二段的加热时间为60～80min；均热段加热时间为40～60min。

进一步地，步骤(6)的轧坯在高温下充分加热，可以确保钢坯表面和心部、端部和中间的温度均匀性，实现后续的微张力稳定轧制，保证成品尺寸精度。另外，钢坯高温加热可保证钢坯高的开轧温度，进一步使坯料以高温状态经过粗中轧、预精轧、精轧机组和减定径机组，实现整个轧制过程的顺畅，降低堆钢风险。

进一步地，步骤(6)开轧温度优选为1180～1250℃、进精轧温度和进减定径温度优选为1100～1200℃。

进一步地，步骤(6)开启6台以上功率为2×10⁵W的斯太尔摩风机，风量开度大于60％，使平均冷却速率不低于5.0℃/s，使盘条快速降温至500℃以下集圈后在C形钩上自然冷却至低于80℃后打捆。冷却工艺和斯太尔摩辊道速度这2项措施可有效减少盘条与斯太尔摩辊道接触时产生的擦伤。

(7)盘条打捆过程中两端增加防护塑料纸板，打捆压力为15～25t，控制合理的挤压速度，打捆完成后盘条套外防护塑料包装袋。

进一步地，步骤(7)盘条打捆过程中的挤压速度不高于0.02m/s，可有效减少打捆过程中盘条表面的挤压伤。

进一步地，步骤(4)连铸大方坯开坯、步骤(5)开坯后的钢坯精整为关键工序，可以去除皮下气泡、针孔、表面震痕、渣沟、角部裂纹，对于保证钢坯表面质量至关重要，因为上述的连铸坯表面缺陷经过轧制延伸变形之后，会反映在轧材上，进一步会体现在下游用户的OA轴类零件表面，如凹坑、麻面、沙眼等缺陷。

进一步地，步骤(5)钢坯探伤方式为磁粉探伤，钢坯探伤可以进一步剔除存在表面裂纹的钢坯，保证下一道轧制工序成品盘条的质量稳定性。

进一步地，步骤(6)热眼Hoteye设备的3个高清镜头对全长线材表面进行360°无死角的在线检测，对于及时发现线材表面缺陷、采取必要的异常管理措施具有重要的指导作用，可进一步保证生产过程的可控性和产品质量的稳定性。

本发明通过严格控制冶炼过程和精炼过程保证化学成分稳定，连铸过程通过一系列措施来提高连铸坯表面质量和内部质量，开坯和精整可以进一步提高钢坯的表面质量，钢坯探伤可保证下道工序的来料质量可控，成品轧制过程中通过控制加热来保证生产顺畅稳定、通过热眼Hoteye设备保证产品质量的稳定性，通过控制打捆过程中的挤压速度来减少盘条表面的挤压伤，盘条通过套外防护塑料包装袋来减少转运、堆放过程中的擦碰伤。

本发明的有益效果在于：通过本发明生产的OA轴用易切削钢热轧盘条，能够保证化学成分合格、表面质量良好、切削性能优良、力学性能和产品稳定性好，满足下游用户处的切削性能、表面质量稳定性和强度要求，最终加工的打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等OA轴产品稳定性好，强度满足使用要求且符合探伤要求。

具体实施方式

本发明下面结合钢坯化学成分C：0.07％、Si：0.03％、Mn：1.32％、P：0.059％、S：0.38％，成品规格Φ16.0mm的OA轴用易切削钢热轧盘条生产实施进行说明。

实施例1

1、转炉冶炼

转炉总装炉量为140t，冶炼过程中使用优质废钢，采用低拉碳操作，出钢C为0.04％，出钢温度为1660～1680℃，出钢过程中依次加入铝铁3.5kg/t；加入低碳锰铁16.0kg/t、硫铁10.0kg/t、磷铁1.8kg/t；加入石灰700kg/炉。

2、LF炉精炼

LF精炼过程中全程底吹氩气对钢水进行搅拌，根据氩站样酌情补加适量硫铁、磷铁、低碳锰铁、石灰，若碳低可使用适量高碳锰铁，调整至目标钢成分即可，根据定氧(要求氧含量为35～45ppm)情况可加入适量铝铁，出站后对钢包底进行软吹氩气，软吹时间为30min，软吹后的开浇温度控制在1580～1620℃。

3、连铸机连铸

连铸过程中全程采用保护浇注，使用易切削钢专用保护渣(易切削钢专用保护渣：上海日建易切削钢专用保护渣：33～38％CaO、45～50％SiO₂、2～5％Al₂O₃、2～5％CaF₂、1～4％Na₂O、1～3％K₂O)，对结晶器进行振动、开启电磁搅拌，连铸过程中采用弱冷模式，对铸坯凝固末端使用动态轻压下，初始设定值为10mm，拉坯速度为0.85m/min，连铸坯断面为280×320mm²。

4、开坯轧制

对连铸坯进行开坯，加热温度控制在1000～1350℃，空燃比控制在0.5～0.7，总加热时间为270min，其中，加热一段温度为1000～1100℃、加热时间为110min，加热二段温度为1200～1300℃、加热时间为90min，均热段温度为1250～1350℃、加热时间为70min，开坯断面为160×160mm²。

5、轧制坯精整

开坯后进行钢坯精整，单边扒皮深度为3.0～3.5mm，倒角宽度为20.0～23.0mm，并对精整后的钢坯进行磁粉探伤，剔除存在表面裂纹的钢坯继续进行精整探伤。

6、成品盘条轧制

成品盘条轧制过程中，加热温度控制在950～1300℃，空燃比控制在0.4～0.6，总加热时间为210min，其中，加热一段温度为950～1050℃、加热时间为90min，加热二段温度为1150～1250℃、加热时间为70min，均热段温度为1200～1300℃、加热时间为50min；开轧温度为1180～1250℃，进精轧温度和进减定径温度均为1100～1200℃，减定径机组与吐丝机之间开启热眼Hoteye设备，其3个高清镜头对全长线材表面进行360°无死角的在线检测，吐丝温度控制在950～1000℃，斯太尔摩辊道速度设置为25m/min，保温罩全部开启，开启8台功率为2×10⁵W的斯太尔摩风机，风量开度为80％，使盘条快速降温至400～500℃。

7、盘条包装与防护

盘条打捆过程中两端增加防护塑料纸板，打捆压力为15～25t，控制挤压速度为0.01m/s，打捆完成后盘条套外防护塑料包装袋。

实施例2

实施例2与实施例1相比，软吹时间为40min，动态轻压下初始设定值为12mm，拉坯速度为0.90m/min；开坯轧制时总加热时间为300min、加热一段时间为120min、加热二段时间为100min、均热段时间为80min；

成品盘条轧制时总加热时间为240min、加热一段时间为100min、加热二段加热时间为80min、均热段时间为60min，开启9台功率为2×10⁵W的斯太尔摩风机，风量开度为70％，其他操作与实施例1相同。

对比例1

对比例1与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤5省去，其他条件同实施例1。

对比例2

对比例2与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤6的8台斯太尔摩风机全部关闭，其他条件同实施例1。

对比例3

对比例3与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤6的8台功率为2×10⁵W的斯太尔摩风机风量开度80％替换为40％，其他条件同实施例1。

风量过低冷却速率降低，将不能起到迅速降温的作用，盘条集圈时温度将远高于400～500℃，在辊道上处于高温状态更容易引起擦伤。

对比例4

对比例4与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤6斯太尔摩辊道速度25m/min替换为10m/min，其他条件同实施例1。

对比例5

对比例5与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤7打捆机压盘挤压速度0.01m/s替换为0.05m/s，其他条件同实施例1。

对比例6

对比例6与实施例1相比，主要区别在于：将实施例1步骤7盘条的外防护塑料包装袋省去，其他条件同实施例1。

本发明实施例1、实施例2、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6生产的OA轴用易切削钢热轧盘条的力学性能、切削性能，以及经下游用户加工成OA轴的探伤结果对比如表1。

表1 盘条力学性能、切削性能和用户OA轴探伤结果(缺陷深度≤0.05mm为探伤合格)

本发明生产的OA轴用易切削钢热轧盘条化学成分合格、表面质量良好、切削性能优良、力学性能和产品稳定性好，满足下游用户处的切削性能和表面质量稳定性，最终加工的打印机轴、复印机轴、传真机轴、相机轴等OA轴产品稳定性好且强度满足使用要求，探伤合格率达到99％以上。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上所述仅为本发明的较好实施方式，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作的修改，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：钢的化学成分按照质量百分数计，配比为C：0.04～0.10％、Si≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：0.030～0.100％、S：0.30～0.45％，其余为Fe和不可避免的杂质；

OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法为转炉冶炼、LF炉精炼、连铸机连铸、开坯轧制、轧制坯精整、成品盘条轧制、盘条包装与防护，包括如下步骤：

(1)转炉冶炼过程中使用优质废钢，采用低拉碳操作，出钢C不高于0.06％，出钢温度不低于1650℃，出钢过程中依次加入脱氧剂、合金、渣料；

(2)LF精炼过程中全程底吹氩气对钢水进行搅拌，根据氩站样情况补加合金和渣料、根据定氧情况可加入脱氧剂，出站后对钢包底进行软吹氩气，软吹时间不低于20min，软吹后的开浇温度控制在1550～1650℃；

(3)连铸过程中全程采用保护浇注，使用易切削钢专用保护渣，对结晶器进行振动、开启电磁搅拌，连铸过程中采用弱冷模式、对铸坯凝固末端使用动态轻压下，拉坯速度控制在0.75～0.95m/min，连铸坯断面为280×320mm²；

(4)对连铸坯进行开坯，加热温度控制在950～1350℃，总加热时间不低于240min，开坯断面为160×160mm²；

(5)开坯后进行钢坯精整，单边扒皮深度不低于3.0mm，倒角宽度不低于20.0mm，并对精整后的钢坯进行探伤；

(6)成品盘条轧制过程中，加热温度控制在900～1300℃，总加热时间不低于180min，开轧温度不低于1150℃，进精轧温度和进减定径温度均不低于1100℃，减定径机组与吐丝机之间开启热眼Hoteye设备，吐丝温度控制在950～1000℃，斯太尔摩辊道速度控制在15～30m/min，保温罩全部开启，开启斯太尔摩风机使盘条快速降温至500℃以下；

(7)盘条打捆过程中两端增加防护塑料纸板，控制打捆压力，控制挤压速度，打捆完成后盘条套外防护塑料包装袋。

2.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(1)出钢过程中加入的脱氧剂为铝铁，加入量不低于3.0kg/t；加入的合金为低碳锰铁、硫铁、磷铁，加入量分别为12.0～20.0kg/t、8.0～13.0kg/t、0.5～3.0kg/t；加入的渣料为石灰，加入量不低于600kg/炉。

3.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(3)铸坯凝固末端的动态轻压下初始设定值为10mm。

4.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(4)开坯加热的空燃比为0.5～0.7，加热一段温度为950～1100℃、加热时间不低于100min，加热二段温度为1150～1300℃、加热时间不低于80min，均热段温度为1250～1350℃、加热时间不低于60min。

5.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(5)钢坯探伤方式为磁粉探伤。

6.根据权利要求4所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(6)轧坯加热的空燃比为0.4～0.6，加热一段温度为900～1050℃、加热时间不低于80min，加热二段温度为1100～1250℃、加热时间不低于60min，均热段温度为1200～1300℃、加热时间不低于40min。

7.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(6)热眼Hoteye设备的3个高清镜头对全长线材表面进行360°在线检测。

8.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(6)开启6台以上功率为2×10⁵W的斯太尔摩风机，风量开度大于60％。

9.根据权利要求1所述的OA轴用易切削钢热轧盘条的生产方法，其特征在于：步骤(7)盘条打捆过程中的挤压速度不高于0.02m/s，打捆压力为15～25t。